מדידת הזמן

1. מדידת הזמן מהו זמן ואיך מודדים אותו? לוחות שנה, סוגי שעונים עריכה ועיצוב מצגת: מילכה ברקו גרש 2012

2. הזמן, השעון ואנחנו • שעון הוא מוצר שנמצא בשימוש יום-יומי אצל מיליארדי אנשים ברחבי העולם. • אנו משתמשים בו למטרות רבות. • במקרים רבים הוא מכתיב לנו את קצב החיים שלנו. • למרות התפתחות הטכנולוגיה המאפשרת לאדם "לחסוך בזמן", אנו מוצאים את עצמנו לא פעם עומדים חסרי אונים מול הדבר הזה שניקרא : זמן, והוא חסר לנו כל כך.....

3. מהו זמן? • זמן הוא ביטוי פילוסופי-לשוני- מדעי, המתאר מידת המֶשֶך או הפַּעַר בין שני מצבים או אירועים. • זמן הוא דבר שאנו לוקחים כמובן מאליו. אם ננסה להגדירו, קרוב לוודאי שניכשל. • קיומן של נקודות הזמן שנוי במחלוקת, ויש הטוענים כי מושג תיאורטי זה אינו קיים בפועל ,והוא בחזקת אשליה תודעתית. • "זמן מהו? – כל עוד איש איננו שואלני, הדבר נהיר לי. אך לו נתבקשתי להסבירו הייתי בא במבוכה. " ( אוגוסטינוסמהיפו 354-430 לספה"נ)

4. מדידת זמן- ממתי ואיך? • ניתן להתייחס לשמש כשעון הראשון של בני האדם. שעון שפועל ללא צורך לכוון אותו ושאינו מתקלקל לעולם. • כך הפכו היום והלילה לקנה המידה הראשון למדידת זמן, ובתור התחלה - זה ממש הספיק לכולם.

5. במהלך הזמן למד האדם הַקַּדְמוֹן כי הַיְּמָמָה, שכוללת את היום והלילה, מורכבת אף היא מחלקים שונים. הוא הבין כי ניתן לקבוע מהי השעה ביום על פי מצב השמש בשמיים, ובלילה – על פי מצב הכוכבים. • בשעות הבוקר המוקדמות השמש נמצאת בַּמִּזְרָח, בשעות הצהריים היא נמצאת במרכז השמיים ואילו בשעות אחר הצהריים היא שוקעת בַּמַּעֲרָב.

6. אותם הקַדְמוֹנִים אף הבחינו, כי בלילה הכוכבים בשמיים נעים בְּמַחְזוֹרִיּוּת קבועה. הם הוסיפו וחקרו ואפילו נשארו ערים כל הלילה כדי להבין מה בדיוק קורה שם בשמיים. • מַסְקְנוֹתֵיהֶם היו מאוד מעניינות: • בשמיים ישנה קבוצת כוכבים מיוחדת, "הַדובָּה הגדולה", שנעה בכל לילה סביב כוכב זוהר אחד - כוכב הַצָּפוֹן. במשך יְּמָמָה השלימו כוכבי "הַדובָּה הגדולה" סיבוב שלם סביב כוכב הַצָּפוֹן ובמשך הלילה - חצי סיבוב. תנועתם הקבועה של הכוכבים עזרה לקבוע מהי השעה גם בלילה.

7. בני האדם המשיכו להתעניין בטבע והבחינו, כי גם בעונות השנה קיימת מַחְזוֹרִיּוּת. • הם מצאו שישנם הבדלים בין עונות השנה השונות - בחורף יורד שלג וגשם, באביב ובקיץ יש צמיחה. הם גם הבחינו כי עוברים פִּרְקֵי זְמַן קבועים יחסית בין עונה לעונה. לפרק הזמן מקיץ לקיץ קראו: שנה.

8. 12 ירחים • מסקנה נוספת, אליה הגיעו הקַדְמוֹנִים, הייתה, כי הירח משנה את צורתו מדי לילה, וכי בכל שלושים יום הוא מופיע במלואו. • ליחידת הזמן החדשה הם קראו "חודש" או "יֶרַח". על פי הלוח העִבְרִי, עליו עוד נספר בהמשך, "חודש" הוא הזמן שבין מוֹלָד אחד של הירח למוֹלָד הבא שלו - וזה קורה כל 29 ימים וחצי. • למען הדיוק: 29 ימים, 12 שעות, 44 דקות ו- 3 שניות צריכות לחלוף על מנת שהירח ישלים את הקפתו סביב כדור הארץ.

9. מכיוון שהשנה הייתה יחידה גדולה מדי, חישבו הקַדְמוֹנִים וגילו, כי 12 ירחים הם שנה שלמה. בשלב מאוחר יותר חולַּק גם החודש לארבעה חלקים קטנים יותר - השבועות. בתקופות מאוחרות יותר הבינו הָאַסְטְרוֹנוֹמִים הראשונים, כי היְּמָמָה היא בעצם הזמן שעובר עד שֶׁכַּדּוּר הָאָרֶץ משלים סיבוב אחד שלם סביב צירו, וכי החודש הוא הזמן שבו הירח מקיף את כַּדּוּר הָאָרֶץ.

10. הולדתו של לוח שנה בתחילה נהגו הקַדְמוֹנִים לסמן את הימים והחודשיםעל מוטות עץ מיוחדים,ובתום 12 ירחים ידעו כי חלפה שנה. שיטת המקלות לא הייתה מספיק מדויקת, במיוחד לא עבור החקלאים שרצו לדעת מתי יהיה המועד הטוב ביותר לזריעה ובאיזו עונה צפויים לרדת גשמים. גם לא עבור הַמְּלָכִים, שהיו זקוקים ללוח מדויק יותר כדי שיוכלו לדעת באיזו עונה כדאי לצאת למלחמות והאם כבר הגיע זמן גְּבִיית הַמִּסִּים, ובטח שלא עבור כּוהֲנֵי הַדָת שרצו לחגוג את החגים והמועדים בְּהֶפְרְשֵׁי זְמַן קבועים.

11. הולדתו של לוח שנה אז מה עושים? ממציאים כְּלִי מְדִידָה חדש שבעזרתו ניתן לְחַשֵּׁב את הזמן במדויק... וכך נולד לו לוח השנה. primstav הוא מקל לוח שנה עתיק נורווגי. במקלות אלה היו חקוקות תמונות אשר סימלואת החגים הדתיים השונים. המקל הכי קדום שנותר הוא משנת 1457 ומוצג ב Norsk Folkemuseum

12. מקלות לוח שנה מלא מקלות לוח שנה מגולפים מלפני מאות שנים יכולים לספק את ההוכחה שהאינדיאנים בצפון אמריקה פִּתְחוּ לוח שנה מלא, המבוסס על תצפיות אסטרונומיות שיטתיות. לוח שנה מקל -משמורת האינדיאנים בלקפיט, מסמן ימים חודשים ושנים. שימוש בצללים, מציין את השעה והעונה, בעוד הנוצה מצביעה על כיוון הרוח.מבוסס על ימים בין ירח מלא. לוח שנה מקל בין 550 לפנה"ס לבין 500 לספירה המוזיאון הלאומי של האינדיאנים | ג'ורג' גוסטב Heye המרכז | ניו יורק

13. לוחות שנה קדומים • עמים רבים, במקומות שונים בעולם, ניסו לְפַתֵּחַ לעצמם לוחות שנה, כשהמשותף לכולם הוא חלוקת הזמן בהתאם לְמַחְזוֹרִיּוּת השמש, הירח או שניהם יחד. • לוח שנה משוכלל ומדויק במיוחד ניתן למצוא אצל בְּנֵי הַמָאיָה שחיו בעבר בְּמֶקְסִיקוֹ. הלוח הַאצטְקִי שילב שלוש שיטות שונות לקביעת התאריך. הָאַרְכֵיאוֹלוֹגִים שחקרו את תרבות הַמָאיָה מצביעים על כך, שאחת מֵהַפִּירָמִידוֹת המפורסמות של בני הַמָאיָה בנויה מ-365 מדרגות אבן ושימשה למעשה כלוח שנה.

14. לוח השנה של תרבות המאיה לוח שנה שמשי של בני המאיה הלוח מבוסס על שנה בת 365 ימים, מחולקת ל- 18 חודשים בני 20 יום בחודש לערך. תרבות המאיה החלה להתפתח עוד לפני שנת 2000 לפני הספירה. בסיסיהם היו בתים, מקדשים ופירמידות. בגוואטאמלה, למשל, נמצאו 300 בתי פולחן מאותם ימים.ממלכת המאיה האחרונה נפלה בשנת 1697.

15. גם למצרים הקַדְמוֹנִים, שהצטיינו בָּאַסְטְרוֹנוֹמְיָה, היה לוח שנה משלהם. הַמִּצְרִים הבחינו בכך שֶׁנְּהַר הַנִּילוּס גּוֹאֶה בזמן קבוע, לאחר שכוכב סִירְיוּס מופיע בשמיים. על סמך עובדה זו, החלו הַמִּצְרִים ליצור לוחות שנה משלהם. • לוחות שנה מצריים - בערך בשנת 1550 לפנה"ס. הטכניקה שפיתחו איפשרה להם מדידת שנה בת 365 ימים. • לוח השנה הַמִּצְרִי הִתְבַּסֵּס על תנועת השמש והכוכבים והיה בשימוש במשך דורות רבים.

16. הרומאים שבאו אחריהם כבר גילו שקיים רבע יום נוסף במחזור השנתי ולכן תיקן יוליוס קיסר הוספת יום מדי ארבע שנים בחודש פברואר (מה שמכונה "הלוח היוליאני"). ורק במאה ה-15 התאפשרה מדידה עוד יותר מדויקת שבאה לתקן 20 דקות שנוספות לאותו רבע יום. ומכאן התיקון של האפיפיור גרגוריוס (שעל שמו "הלוח הגריגוריאני") להוסיף כל מאה שנה עוד יום בחודש פברואר. האפיפיור גרגוריוס ה-13

17. הלוח הנוצרי • הלוח הַנּוֹצְרִי מבוסס על שנת השמש, כלומר על הזמן שבו מקיף כדור הארץ את השמש, בערך 365 ימים. למען הדיוק:365 ימים, 5 שעות, 48 דקות ו- 46 שניות. • הַנּוֹצְרִים החלו לספור את השנים מיום הולדתו של יֶשוּע (הַמָּשִׁיחַ על פי הדת הַנּוֹצְרִית), ומציינים את תחילתה של שנה חדשה ב-1 בְּיָנוּאָר. • מכיוון שהשנה הַשִּׁמְשִׁית ארוכה בכמה שעות מ-365 הימים שמסומנים בלוח, הוחלט שבכל 4 שנים יוסיפו יום אחד לשנה, והשנה המְעובֶּרֶת תהיה בעצם בת 366 ימים. את היום הנוסף מוסיפים תמיד לחודש פֶבְּרוּאָר.

18. הלוח המוסלמי לוח שנה מוסלמי • הַמּוסְלְמִים, מְבַסְּסִים את לוח השנה שלהם על תנועת הירחבלבד . שנת הירח מבוססת על החודש – על משך הזמן שבו הירח מקיף את כדור הארץ (בערך 29.5 ימים). • בשנה המוסלמית 12 חודשים. לוח השנה המוסלמי, הבנוי לפי הירח מכיל רק 354 ימים, ולפיכך זזים החודשים המוסלמים לאורך כל עונות השנה. • בלוח זה, היום הראשון בכל חודש נקבע רק כשרואים את הירח בשמיים, ולכן התאריך של תחילת החודש אינו מדויק. כתוצאה מכך, החגים הַאִיסלְמִיים לא חלים אף פעם בתאריך קבוע.

19. לוח השנה העברי • הלוח העִבְרִי שלנו, שהוא הלוח הרשמי של מְדִינַת יִשְׂרָאֵל, הוא לוח עתיק מאוד והיה בשימוש כבר בתקופת התנ"ך. • הלוח העִבְרִי אושר סופית על ידי הַסַּנְהֶדְרִין בערך בשנת 359 לספירה. הלוח, שמשתמש הן בירח והן בשמש, מחולק ל-12 חודשים, שנקבעים על פי תנועת הירח, ומחזור שנה שנקבע בהתאם לתנועת כדור הארץ סביב השמש.

20. זמנים ומועדים יהודיים ראש חודש: מולד הירח • מכיוון שאורכה של שנת הַלְּבָנָה הוא 354 יום ואורכה של שנת השמש הוא 365 יום, נוצר פער של כ-11 יום בין ספירה אחת לשנייה. חז"ל הבינו, כי אם לא יתקנו את הַפַּעַר בימים - לוח השנה פשוט "יתקלקל"... ויום אחד פשוט נגלה שחודש ניסן ברח לנו לקיץ ולא נוכל לחגוג את החגים בזמן. אז מה עושים? מְעַבְּרִים את השנה.

21. שנה מעוברת • מכיוון ששנת הירח אינה תואמת את עונות השנה, קבעו חז"ל כי יש להאריך אותה מדי כמה שנים ולהשוות את אורכה לאורכה של שנת השמש. • נקבע כי מוסיפים לשנת הירח חודש נוסף - אדר ב. הוספת החודש מכוּנה "עיבּוּר", ושנה הכוללת 13 חודשים מכוּנה "שנה מעוּבּרת". • כיום מופיעה שנה מְעובֶּרֶת בערך כל ארבע שנים. • כך יוצא שחג הפסח חל תמיד בעונת האביב, וכל שאר החגים חלים גם הם בעונות השנה המתאימות.

22. לוח השנה לפי שמות המזלות : פסיפס מן המאה השישית לספירת הנוצרים על רצפת בית הכנסת בבית אלפא.

23. כשגָלו ישראל מארצם חיבר הלל הבבלי, חכם מחכמי הגמרא, לוח מולד שבעזרתו אפשר לקבוע את תאריכי הופעת הלבנה בכל חודש עד ביאת גואל. • הבסיס של הלוח הוא ההפרש בין מולד למולד – אורכו של החודש : 29 ימים, 12 שעות ועוד 793/1080 של שעה (44 דקות ו-3.33 שניות). מספר זה מדויק להפליא, ועד היום תמהים אנשי המדע מהיכן שאבו חכמי ישראל את המידע הזה, שהוא עד חמש ספרות אחרי הנקודה העשרונית! רק בעשרות השנים האחרונות, כאשר חלליות נחתו על הירח, ניתן היה למדוד את המולד בכלים מדויקים ביותר, ואכן, N.A.S.A. סוכנות החלל האמריקנית פרסמה על כך מאמר.

24. ראש השנה שלנו: בניסן או בתשרי? • בתקופת התנ"ך, החלו את השנה החדשה בחודש נִיסָן, עם בוא האביב ותחילת עונת הפריחה. • ישנם חוקרים הטוענים שמדובר כאן יותר בחלוקה לשתי מחציות - "ימות החמה" ו"ימות הגשמים". כמו כן ש"ראש השנה" בניסן היה יותר עניין פולחני; ואילו "ראש השנה" בתשרי ("חג יהוה"/"חג הסוכות"), היה יותר חגם של החקלאים שהתפללו לגשם. • כיום, למרות שניסן הוא החודש הראשון, חוגגים את "ראש השנה" בתחילת חודש תשרי. מדובר בחג חדש יחסית שהתגבש לקראת סוף ימי הבית השני.

25. "ראש השנה" • כבר לפני למעלה מ-3000 שנה ידעו הקַדְמוֹנִים כי ה-21 בְּיוּנִי הוא היום הארוך ביותר בשנה, ולכן יש שקבעו שיום זה ייקרא "ראש השנה" - היום שפותח שנה חדשה. אם ייצא לכם לבקר פעם בְּאַנְגְּלִיָּה... כדאי שלא תְּפַסְפְסוּ את הַסְטוֹנְהַנְג'. זהו שָׂרִיד אַרְכֵיאוֹלוֹגִי ובו אבנים ענקיות שֶׁסְּדוּרוֹת במעגל. במרכזו של המעגל הוצב לוח אבן, שהיה מוּצָל תמיד בשעת הזריחה. הַסְטוֹנְהַנְג' באנגליה- רק ביום הארוך ביותר של השנה היו קרני השמש הראשונות נופלות עליו באופן ישיר וכך ידעו כולם כי החלה שנה חדשה.

26. לוח גזר בחפירות ארכיאולוגיות שנערכו בתל גזרבשנים 1905-1902, נתגלה לוח חרס קטן ,מידותיו : 11.1X7.2 ס"מ, מהמאה ה-9 לפנה"ס ובו שמותיהם של שמונה חודשים. הלוח הזה, הניצב כיום במוזיאון הארכיאולוגי באיסטנבול, כולל בעיקר פעולות חקלאיות. קושי מיוחד יצרה העובדה שמצוינים בו רק שמונה חודשים. אך מאחר וארבע פעמים במקום הכינוי "ירח" (חודש), מופיע הכינוי "ירחו", מקובל על רבים לראות כאן הכפלה, כל' שמדובר בשני חודשים וכך מגיעים למספר הדרוש - 12.

27. שנת הקוף • אגדה סינית עתיקה מספרת, כי הלוח הַסִּינִי הומצא כבר בשנת 2637 לִפְנֵי הַסְּפִירָה, שזה בהחלט לפני הרבה מאוד זמן. הלוח הַסִּינִי העתיק דומה ללוח הָעִבְרִי מכיוון שגם הוא מתבסס על מחזורי השמש והירח. אולם, חלוקת השנים היא מיוחדת וציורית מאוד. • תחילת החודש אצל הסִינִים נקבעת על פי היום הראשון שבו הירח "שחור". כלומר היום בו לא רואים כלל ירח בשמיים. הלוח הסִינִי העתיק משמש לקביעת מועדים של חגים ואירועים מסורתיים כמו פֶסְטִיבָלִים, אולם, בחיי היומיום משתמשים גם הסִינִים, כמו רוב העולם, בלוח הַנּוֹצְרִי.

28. הַסִּינִים לא מְמַסְפְּרִים את השנים בְּסֵדֶר עוֹלֶה. לכל שנה בלוח הסִינִי יש שם מיוחד, כמו "שנת הַדְּרָקוֹן", "שנת העכבר", "שנת הקוף" ועוד. השנים חוזרות על עצמן בַּמַּחְזוֹר של 60 שנה. • כל שנה במשך שנתיים רצופות נושאת שם שקשור לאחד מחמשת היסודות: מים, עץ, אש,אדמה, מתכת לפי הסדר הזה.

29. מכשירים לקביעת הזמן • לאורך ההיסטוריה הזמן נמדד על פי תנועת כדור הארץ יחסית לשמש ולכוכבים. • מימי קדם ניסה האדם לבנות מכשירים למדידת הזמן. האדם היה סקרן לעקוב אחר החוקיות המיוחדת של הטבע. האדם התבונן בחילופי היום והלילה, ובעונות השנה וחש צורך למדוד את אורכן של תופעות אלה כדי ללמוד על מחזוריותם. • האדם החל בניסיונותיו לבנות "שעונים". "שעונים" אלה היו פשוטים ובלתי מדויקים. לא היו להן מחוגים ולא ספרות, הם לא תקתקו וגם לא השמיעו צליל.

30. מדידת זמנים • למרות שעדיין לא הצלחנו לעצור את זמן, לאורך ההיסטוריה מצאנו דרך לעשותו מוחשי יותר ולקבוע זמנים על ידי מדידתם בעזרת השעה והשעון. אם כך בואו נגלה יחד כיצד נולד השעון הראשון... • לא ידוע בוודאות מי היה ממציא או ממציאי השעון. ככל הנראה, במצריים כבר היו שעוני שמש לפני כ-5500 שנה.

31. שעון שמש • שעון השמש - הוא האמצעי הקדום ביותר הידוע לנו ששימש למדידת הזמן, ואולי גם המכשיר המדעי הראשון. • הרעיון לבניית שעון השמש "נולד", כנראה, אחרי שהאדם הבחין בְּצֵל גופו המשנה זווית במשך היום ובבוא החשיכה - הצל נעלם, והוא חוזר בשעת האור. משהצליח האדם להבין שהתופעה נובעת בהשפעת השמש, הוא בנה את שעון השמש.

32. 2000- 2500 לפנה"ס: הבבלים והמצרים בונים אובליסקים = עמודים מונומנטאליים גבוהים בעלי ארבע פאות. הצל שמבנים אלו מטילים מְשַמֵּש כשעון שמש ,ומאפשר לתושבים לחלק את היום לשניים בציינם את הצהריים בעת שהצל הוא הקצר ביותר. מדידת אורכי הצללים לאורך כל השנה מאפשרת להם להגדיר גם את היום הקצר ביותר והיום הארוך ביותר בשנה באשר אורכי הצללים הם קצרים וארוכים ביותר בהתאם. חלוקות משנה שנעשו בזמנים מאוחרים יותר, הגדירו את השעות.

33. שעון שמש- המשך • מד הזמן המוקדם ביותר שנמצא - היה שעון שמש שנוצר במצריים במאה ה- 8 לפני הספירה . • שעון השמש היה מוט התקוע באדמה שצילו נופל על קיר או אבן זקופה שעליה מסומנות יחידות זמן. את המסלול שתיאר הצל חילקו מראש לסקאלה קבועה - 6 יחידות זמן - למן הזריחה ועד לשקיעת השמש נע הצל על גבי הלוח המסומן ליחידות, דבר שאיפשר הערכת זמן של היום.

34. אנימציה המדגימה כיצד פועל שעון שמש הדברים פעלו כשורה במשך היום כל עוד זרחה השמש, אך נעשו בלתי יעילים בלילה, בהעדר האור והשמש. האדם נאלץ לחפש אמצעי עזר אחרים לְמַד- הזמן כדי למדוד את הזמן בשעות החשכה ובהעדר השמש.

35. בשנת 1500 לפני הספירה נעשה שימוש בשעון שמש מתקדם יותר - השעון חולק ליחידות זמן קטנות יותר - לשעות - 12 במספר.במאה השלישית לפני הספירה המציאו הבבלים את שעון השמש העגול. • היוונים שיכללו את שעוני השמש ובנו שעונים מורכבים ומדוייקים יותר - את בסיס שעון השמש חילקו ל - 24 יחידות - 24 שעות של היממה. • אחריהם, הרומאים יצרו כבר שעוני שמש ניידים - היו אלה שעוני כיס מתקפלים.

36. שעון מים שוקע "שעון מים שוקע" הומצא בסין. לזמן שעבר מהרגע שהניחו את הכוסית על המים ועד שהתמלאה מים ושקעה לגמרי קראו "שעה".

37. שעון מים – "קלפסידרה" • שעון מים, הקרוי "קלפסידרה" שימש במצריים במאה ה - 15 לפני הספירה. • קלפסידרה הינה כד מים שבתחתיתו חור, שדרכו מטפטפים המים ובצידו הפנימי מסומנות שנתות. • בכל בוקר עם הזריחה, ממלאים את המיכל. לפי מספר השנתות הנחשפות כתוצאה מירידת המים, אפשר לדעת כמה זמן עבר. צורתו של הכלי הייתה דמוית חרוט, כדי להבטיח שפני המים שבו ירדו בקצב אחיד (מהירות הנזילה תלויה בגובה המים בכלי ולפיכך קצב הנזילה משתנה בהדרגה עם התרוקנות המיכל).

38. שעון המים – שיפורים • במאה ה - 4 לפני הספירה פיתחו היוונים את שעון המים. שעון המים היה מורכב מכלי גדול עליו היו מסומנים קווים - שנתות - יחידות זמן - ובתחתיתו ניקבו חור קטן. • את הכלי מלאו במים שטפטפו החוצה דרך החור שבתחתית. הזמן שבו ירדו המים לגובה של קו אחד לקו שמתחתיו, נקבע כיחידת זמן מסוים וכך ניתן היה להעריך מה השעה. • במאה ה - 3 לפני הספירה הפך שעון המים למשוכלל יותר כשחובר אליו מנגנון שהניע מחוג על פני לוח השעות, בעזרת ממסרת וגלגלי שיניים. • היה זה למעשה הבסיס לשעון המכאני העתידי.

39. Clepsydra

40. שעון האש • באירופה ובארץ ישראל מדדו את הזמן בעזרת מנורת שמן ומדדו את הזמן בהתאם לכמות השמן הכלה. • באנגליה מדדו את הזמן בעזרת נרות - בנר נקבעו חריצים במרחקים שווים, בכל פעם שהנר התקצר בקו אחד - עברה יחידת זמן אחד. • הסינים המציאו את שיטת שריפת חבל עשוי קשרים וספירת משך הזמן הדרוש לאש להתקדם מקשר אחד לבא אחריו נתנה את הזמן המשוער.

41. שעון החול • שיטה נוספת הייתה המצאת שעון החול שהופיע במאה הראשונה לספירה. • שעון החול בנוי משני אגסי זכוכית, שווים בגודלם, המחוברים זה מעל זה בצוואר זכוכית דק. • את אגס הזכוכית העליון מילאו בחול. • דרך צוואר הזכוכית נשפך החול אל האגס התחתון. • משך הזמן שבו עובר החול מאגס לאגס, נקבע בחישוב מדויק. • עוד היום נעשה שימוש בשעון החול - באנגליה, למשל, משתמשים בו למדידת משך הנאומים שהנו מוגבל לכל נואם.

42. השעון המכאני • השעון המכאני הומצא בסוף המאה ה- 13 לספירה. • השעון הופעל על ידי משקולת שהניעה מערכת גלגלי שיניים שסובבו את המחוגים על פני לוח היחידות המחולק ל - 12 יחידות שוות (=שעה). • בתחילה היה מנגנון השעון המכאני כבד ומסורבל - שעון שנבנה עבור ארמון המלכות בפריס, הופעל על ידי משקולת בת 227 קילוגרם.

43. מבנה שעון מכאני משקולת

44. מנגנוני השעון המכאני שוכללו כאשר החל השימוש בקפיצים כמקור כוח. בקפיץ מסוג זה נעשה שימוש באיטליה בסביבות 1450, היו אלה שעוני המטוטלת הראשונים. בשעונים המכאניים הראשונים היה רק מחוג אחד - מחוג שהצביע על השעות. הרעיון למדוד את הזמן גם בדקות ושניות אמנם היה קיים כבר אז במאה ה- 15 לספירה, אולם רק בעקבות המצאת שעון המטוטלת הוא בוצע. שיפורים אחרים שהגבירו את דיוק השעונים היו קפיץ דקיק סלילני שהומצא בסביבות השנה 1660 על-ידי רוברט הוק, עבור גלגל האיזון, מנוף לויסות פעימות השעון שהומצא על-ידי הממציא הבריטי תומאס מאדג' ב - 1765, ומחוג נוסף למדידת הדקות.

45. שעון מטוטלת • בסוף המאה ה- 16 גילה גלילאו גלילי את קצב תנודתה הקבוע של המטוטלת. • תגלית זו נוצלה לבניית שעונים מכאניים מדויקים יותר. • את המטוטלת הניע עוגן בעל שני זיזים העוצר ומשחרר, לסירוגין, את המטוטלת. בכל תנודה של המטוטלת נע מנגנון השעון בתנועה קצובה וקבוע. • מהלך זה איפשר למחוגים המחוברים למערכת גלגלי השיניים לנוע באופן קבוע ולהציג על לוח השעון, בעזרת שעות ודקות, שעה מדויקת יחסית.

46. מבנה שעון מטוטלת במאה ה- 17 הוסיפו לשעונים כיסוי זכוכית והחל ייצור שעוני הקיר בעלי המטוטלת.

47. שעון קפיץ • בשנת 1500 המציא מסגר גרמני את הקפיץ הסלילי. המצאה זו הפכה לשימושית, במאה ה- 17, בהנעת מנגנון השעון. • פיתוח זה הביא בעקבותיו את שעון הקפיץ הנייד. בשעון זה גלגל השיניים היה מחובר לקפיץ. כשהקפיץ היה מתוח הוא סובב את גלגל השניים לכיוון אחד עד שהוא נעצר ואז הגלגל היה מסתובב לכיוון ההפוך תוך מתיחת הקפיץ וחוזר חלילה. • בראשית המאה ה- 18 החל השימוש באבנים יקרות בצירי מנגנון השעון והדבר הפחית במידה ניכרת את החיכוך והבלאי של מנגנון השעון המכאני.

48. מבנה שעון קפיץ

49. שעון קוקייה • שעון קוקייה הוא שעון קיר בעל מטוטלת, הבנוי כבית קטן או שובך; מתוך דלת הנמצאת בחלקו העליון מגיחה, מדי שעה או מדי חצי שעה, בובה דמוית ציפור, המשמיעה צפצוף הדומה לקול הקוקייה. • כשהשעון מצביע על תחילת שעה, הוא משמיע צפצופים כמספר השעה, וכשהשעון מצביע על חצי שעה, הוא משמיע צפצוף יחיד. • שעון הקוקייה הומצא בשנת 1738 על ידי השען הגרמני פרנץ קטרר. מאז המצאתם נפוצו שעוני הקוקייה מהיער השחור (שם התגורר הממציא) בעולם כולו.

50. השעונים, בנוסף לפעולתם למדידת הזמן, הפכו לחפצי נוי המקשטים את הבית, ולשם כך הושקע מאמץ בעיצוב חיצוניותם. • שעון הקוקייה הקלאסי מופעל על ידי מנגנון מכני, המקבל את האנרגיה הדרושה להפעלתו מקפיצים הנמתחים בפרקי זמן קצובים. לא כל שעוני הקוקייה משולבים עם מטוטלת, ובתקופה המודרנית נוצרו גם שעוני קוקייה המופעלים על ידי אנרגיה חשמלית. • באזור היער השחור יש שעוני קוקייה גדולים שהוקדשו להם מבנים ייחודיים.